JP4313780B2 - 成形装置のイジェクト高さ調整機構及び調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、被成形品を樹脂封止した成形品等をイジェクト部材を用いて金型から離型させる成形装置のイジェクト高さ調整機構及び調整方法に関する。

従来、特許文献１に記載されるように、封止装置等の成形装置においてはイジェクトピン等のイジェクト部材を用いたイジェクト機構により成形品を離型する方法が採用されている。

このようなイジェクト機構は、コスト低減や装置全体のコンパクト化を図る等の理由により、溶融した樹脂などの封止材料をキャビティ内へと圧送するプランジャの駆動装置と共用されることが多い。

例えば、図５に記載する成形装置１（特許文献１記載の成形装置と略同様の装置）においても、上型２と下型４とを合わせてできるキャビティ６内において、被成形品３を図示せぬ樹脂等により封止した後、イジェクト機構部１０により成形品を離型可能な構造が採用されている。

ここでも１つの駆動装置５により、ベース部１２がキャビティ６に対して進退動可能なように構成され、該ベース部１２にプランジャ１５へと繋がるプランジャロッド１６と、イジェクトプレート７を支持可能なイジェクトロッド２０が設置・固定されている。前記イジェクトプレート７には複数のイジェクトピン８（イジェクト部材）が立設・固定されており、イジェクトプレート７の進退動（上下動）により、複数のキャビティ６内で成形された成形品を一度に離型（イジェクト）することが可能な構成とされている。

この成形装置１の動作を簡単に説明する。

上型２と下型４とが閉じる以前に、キャビティ６相当位置にまで被成形品３が供給された後、上型２と下型４とがクランプする。その後、図示せぬ供給機構によりプランジャ上部１１に樹脂等の封止材料が供給される。更に、駆動装置５によりベース部１２を介してプランジャ１５が上型２側へと移動することにより、プランジャ上部１１の封止材料が供給路９を通ってキャビティ６へと圧送される。封止材料が固まった後、上型２と下型４とが開き、再度駆動装置５を駆動してイジェクトロッド２０、イジェクトプレート７を介してイジェクトピン８をキャビティ６内へと突出させ、成形品を離型させる。

このように成形装置１においても、プランジャ１５によるキャビティ６内への封止材料の圧送と、イジェクトロッド２０による成形品のイジェクト動作とを駆動装置５で実現している。

特開２００２−１１３７５２号公報

しかしながら、成形装置は常に同一の被成形品を樹脂等により封止しているのではなく、種々の被成形品を封止できるようになっている。例えば厚みの異なる成形品であるならば、必然的にキャビティ部分（キャビティ底部）の深さも異なってくる。

ある被成形品を樹脂モールドする場合においては、プランジャの高さとイジェクトロッドの高さ（位置）を最適の状態に調整していた場合でも、別の被成形品をモールドする場合には必ずしもその調整量が最適ではなく、成形品の種類毎に調整を行う必要がある。

前述した図５における従来例においては、このような場合、イジェクトロッド２０に設けられた調整ナット２２により調整していたが、イジェクトロッドは通常複数設けられていることからその調整箇所も複数となるため絶対高さ調整のほか水平調整にも時間がかかり、製品歩留まりに影響を与えることもあった。

即ち、複数の調整箇所を均一に調整できない場合はイジェクトプレートが傾くこととなり、結果として各キャビティ毎にイジェクトピンの突出量や突出するタイミングが異なってしまう。しかし、均一に調整を行なうには相応の技量と時間を必要とする。

そこで本発明は、これらの不具合を解消し、簡易・迅速に正確な調整を行うことができるイジェクト高さ調整機構を提供することをその課題としている。

本発明は、イジェクト部材によって成形品を金型から離型させる成形装置のイジェクト高さ調整機構において、前記イジェクト部材が取り付けられたイジェクトプレートと、該イジェクトプレートを稼働させる複数のイジェクトロッドと、該複数のイジェクトロッドによる前記イジェクトプレートの高さ調整を連動して同時に行なうことができる高さ可変機構と、を備え、且つ、該可変機構は、前記複数のイジェクトロッドが立設・固定された可動プレートと、該可動プレートに設けられた複数のローラを転接可能にそれぞれ支持する複数の偏心カムを備え、該偏心カムが、その回転により前記ローラをデジタル的に上下動させる複数の波目形状を備えたことにより、上記課題の解決を図ったものである。

これにより、複数のイジェクトロッドの高さ調整を同期させ、イジェクトプレート、更にはイジェクト部材の高さ調整を、簡易・迅速、且つ正確に行なうことができる。

そして、駆動源としての回転力を、効率良く高さ調整に利用することができる。更に、自動調心機能（詳細後述）を発揮させることができる。

例えば、前記複数の波目形状は、その１つ１つの底部が最も前記偏心カムの軸心に近くなる形状であってもよい。

又、前記複数の波目形状は、該偏心カムの回転角度の増加に伴って軸心から徐々に半径方向に増大する曲線をベースとし、該曲線と前記偏心カムの前記軸心から一定角度毎に半径方向へと延びる直線とのそれぞれの交点を通る同一半径の円弧が連続した凹状であってもよい。又、前記波目形状の前記半径を、前記ローラの半径と同一か、又は若干大きい大きさに設定してもよい。

更に、本発明は、イジェクト部材によって成形品を金型から離型させる成形装置のイジェクト高さ調整方法において、前記イジェクト部材が取り付けられたイジェクトプレートを稼動させる複数のイジェクトロッドを備え、該イジェクトロッドが立設・固定された可動プレートを該可動プレートに設けられた複数のローラを介して、それぞれのローラ位置においてカム面に複数の波目形状を備える複数の偏心カムで支持する工程と、前記複数の偏心カムを同期して回転させることで前記複数のローラを同時にデジタル的に上下動させて、前記可動プレートを上下に移動させる工程と、を経て高さ調整することにより、上記課題を解決するものである。

これにより、複数のイジェクトロッドの高さ調整を同期させ、イジェクトプレート、更にはイジェクト部材の高さ調整を、簡易・迅速、且つ正確に行なうことができる。なお、前記可動プレートを上下に移動させる工程で、前記複数のローラのデジタル的な上下動が、前記偏心カムの回転量の振り戻しによってなされてもよい。

本発明により、複数のイジェクトロッドの高さ調整が容易となる。又、それに伴い、生産効率の低下や、人的コストの上昇を防止することが可能となる。

以下、添付図面を用いて、本発明に係る実施形態の一例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例である高さ調整機構を備える成形装置（樹脂モールド封止装置）のイジェクト機構部１１０の側面図であり、図２は平面図である。又、図３（Ａ）は、当該イジェクト機構部１１０においてイジェクトロッド高さ調整を行う高さ可変機構Ｈ１の一部をなす偏心カムの全体図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢示IIIＢ部拡大図である。なお、当該イジェクト機構部１１０は、前述した図５記載の成形装置１においては、ベース部１２、プランジャロッド１６、イジェクトロッド２０に相当する部分である。

イジェクト機構部１１０は、ベース部１１２と、該ベース部１１２に取り付けられたサーボモータ（駆動源）１３０と、イジェクトロッド１２０（第１〜第４イジェクトロッド１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ）及びイジェクトロッド１２０の高さ可変機構Ｈ１とから主に構成される。

ベース部１１２には、その略中央部に図示せぬプランジャへと繋がるプランジャロッド１１６が立設・固定されている。又、イジェクトロッド１２０の高さ可変機構Ｈ１の駆動源であるサーボモータ１３０が連結具１４６及びボルト１４８により固定されている。

次に、高さ可変機構Ｈ１の構成をより具体的に説明する。

前記ベース部１１２には係止具１５０により第１、第２連結軸１４０、１４１が回転自在に支持されている。第１連結軸１４０の一方の軸端部（図２上側）には第１偏心カム１２４Ａ及び第１プーリ１２８Ａが装着されている。該第１プーリ１２８Ａは、モータプーリ１３４と第１タイミングベルト１２６Ａを介して連結されている。第１連結軸１４０の他方の軸端部（図２下側）にも同様に第２偏心カム１２４Ｂ及び第２プーリ１２８Ｂが設けられている。

一方、第２連結軸１４１の両軸端付近にも同様に第３及び第４偏心カム１２４Ｃ、１２４Ｄが装着されている。但し、プーリについては、第３偏心カム１２４Ｃ側（図２下側）にのみ第３プーリ１２８Ｃが装着されている。又、前記第２プーリ１２８Ｂと第３プーリ１２８Ｃは第２タイミングベルト１２６Ｂで連結されている。即ち、モータ１３０の回転に従い、各偏心カム１２４（第１〜第４偏心カム１２４Ａ〜１２４Ｄ）が連動して回転する構成とされている。

各偏心カム１２４は全て同一の形状であり、同一の向きで装着されている。即ち、偏心カム１２４は、図３に示すように偏心カム１２４の回転角度θの増加に伴って、軸心Ｏ１から徐々に半径方向に遠ざかる曲線（点ａ1、ａ2、ａ3、ａ4・・・を通る曲線：ａ1＜ａ2＜ａ3＜ａ4・・・）Ｌｂを、そのカム面１２４ＣＡＭの基本形状として有している。又、前記軸心Ｏ１から一定角度θ0、θ1毎に半径方向へと延びる直線（Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4・・・）上にあって、前記曲線Ｌｂ上の点ａ1、ａ2、ａ3、ａ4・・・から等距離Ｒａ０にある点Ｒａ1、Ｒａ2、Ｒａ3、Ｒａ4・・・を中心とし、それぞれ点ａ1、ａ2、ａ3、ａ4を通る同一半径Ｒａ０の円弧が連続した凹状の波目形状を有している。この波目の半径Ｒａ０は、後述するローラ１４２の半径に対応した大きさ（等しいか若干大きい大きさ）に設定されている。

図１、図２に戻って、前述したモータプーリ１３４の近傍には、サーボモータ１３０の回転位置（回転原点）を検出するためのセンサ１３２が付設されている。

又、前記ベース部１１２はその一部が張り出した張り出し部１１２Ａ、１１２Ｂが一体的に形成されており、該張り出し部１１２Ａ、１１２Ｂをそれぞれ跨ぐように可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂが配置されている。

又、可動プレート１３６Ａには第２偏心カム１２４Ｂ側に第２イジェクトロッド１２０Ｂが、第３偏心カム１２４Ｃ側に第３イジェクトロッド１２０Ｃが立設されている。又、可動プレート１３６Ｂには第１偏心カム１２４Ａ側に第１イジェクトロッド１２０Ａが、第４偏心カム１２４Ｄ側に第４イジェクトロッド１２０Ｄが立設されている。

更に、前記可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂは、両プレート１３６Ａ、１３６Ｂに固定されるガイドピン１５４が、ガイドピン孔１５５内を摺動することにより、前記張り出し部１１２Ａ、１１２Ｂに対して上下動可能である。

又、各偏心カム１２４のそれぞれのカム面１２４ＣＡＭとそれぞれ転接するローラ１４２（第１〜第４ローラ１４２Ａ〜１４２Ｄ）が可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂ側に取付けられている。

即ち、前記可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂは、各偏心カム１２４とローラ１４２とのそれぞれの接触点を介してベース部１１２に支持されており、サーボモータ１３０の回転に連動して回転する各偏心カムの回転位置（偏心位置）により、可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂ、更にはイジェクトロッド１２０が、ガイドピン１５４及びガイドピン孔１５５にガイドされつつ上下に変位する構成とされている。イジェクトロッド１２０の変位により、図示せぬイジェクトプレート（図５のイジェクトプレート７参照）の高さ（位置）が調整可能である。

又、前記張り出し部１１２Ａにはテンション付与ローラ１５２が装着されており、前記第２タイミングベルト１２６Ｂにテンションを付与している。

なお、成形品取出し時におけるイジェクトピンの駆動は、図示せぬ駆動装置（図５の駆動装置５に相当する装置）により、ベース部１１２を駆動することにより行なう。

なお、本実施形態では可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂは２つの部材として構成されているが、単一の（一体的な）部材として構成することも可能である。

次に、上記高さ調整機構の作用について説明する。

前記サーボモータ１３０は、図示せぬドライバを介して図示せぬコントローラにより制御されており、通電時初期には、先ず、サーボモータ１３０のイニシャル位置を決定するために、センサ１３２によりイニシャル位置が確認されるまでサーボモータ１３０を駆動する。センサ１３２がイニシャル位置を検知するとその位置がサーボモータ１３０の原点位置として認識される。イジェクトロッド１２０を介してイジェクトプレートの高さ調整を行なう場合には、その位置からイジェクトロッド１２０の高さを変化させるためのパラメータを、図示せぬコントローラに入力することによって、サーボモータ１３０の駆動を介して希望する位置にまで全偏心カム１２４を同時に回転させる。

即ち、サーボモータ１３０に通電され、該モータ１３０が駆動すると、図示せぬモータ軸に装着されたモータプーリ１３４が回転し、それに伴いこの回転力が該モータプーリ１３４から、第１タイミングベルト１２６Ａ→第１プーリ１２８Ａ、第１偏心カム１２４Ａ、第１連結軸１４０、第２偏心カム１２４Ｂ、第２プーリ１２８Ｂ→第２タイミングベルト１２６Ｂ→第３プーリ１２８Ｃ、第３偏心カム１２４Ｃ、第２連結軸１４１、第４偏心カム１２４Ｄへと伝達される。

又、偏心カム１２４の回転位置（偏心位置）に応じてローラ１４２を介して可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂが上下に移動（図示せぬキャビティに対しての進退動）し、それに伴い、可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂに立設されたイジェクトロッド１２０も上下に移動するため、結果的に４本のイジェクトロッド１２０Ａ〜１２０Ｄの高さ、更には図示せぬイジェクトプレート及び図示せぬイジェクトピン（イジェクト部材）の高さが同時に（同期されて）調整されることになる。このように偏心カムを用いることで、駆動源であるモータ１３０の回転する力を、効率良く高さ調整に利用することができる。このとき、前記可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂは、前述したガイドピン１５４、及びガイドピン孔１５５により位置規制されているため、上下動以外の動きは発生しない。

偏心カム１２４の軸心Ｏ１から前記ローラ１４２と接触しているカム面１２４ＣＡＭまでの距離は偏心カム１２４の回転位置（回転角度）によって異なるため、それに伴いイジェクトロッド１２０を介して図示せぬイジェクトプレート、イジェクトピンの高さを同時に調整することが可能となる。

このように、１の操作で複数の（４本の）イジェクトロッドの高さ調整ができるため、調整が短時間に終了する。

ここで、波目形状のカム面１２４ＣＡＭの作用を説明する。図４（Ａ）は、前記波目状の偏心カム１２４とローラ１４２との対応関係（位置関係）を示した図であり、（Ｂ）は、比較のために波目状のない単純な曲線のカム面２２４ＣＡＭを備える偏心カム２２４とローラ２４２（ローラ１４２と同一）を示した図である。なお、説明の便宜上、カム面１２４ＣＡＭ、２２４ＣＡＭの形状や大きさは誇張して図示してある。

本実施形態の全ての偏心カム１２４には、図４（Ａ）に示すようにカム面が前述した波目形状とされている。仮に、このような波目形状が施されていない図４（Ｂ）のような偏心カム２２４であるならば、該偏心カム２２４が点（位置）ａ1からａ2に回転する場合において、該偏心カム２２４の回転に応じてローラ２４２（更には可動プレート１３６Ａ、１３６Ｂ、イジェクトロッド１２０）のカム軸心からの距離は、図４（Ｂ）に図示するカム軸心Ｏ１からカム面２２４ＣＡＭまでの距離がＲ１からＲ２へと連続的に変化するように、アナログ的に変化する（大きくなる）こととなる。

今、仮に、偏心カム２２４の回転により点ａ1の位置で止まるべきことを想定すると、偏心カム２２４の製造ばらつき、あるいはそのときの回転ばらつき等により、例えばａ1Xの位置で止まったりａ1Yの位置で止まったりした場合には、ローラ２４２はその位置でのカム面半径Ｒ１ＸあるいはＲ１Ｙに対応する高さに位置決めされてしまい、ばらつきがそのままローラ２４２の「位置のばらつき」として顕在化してしまう。

しかし、波目形状が施されている図４（Ａ）のような場合においては、偏心カム１２４と接触するローラ１４２は、その波目形状に伴ってデジタル的（Ｒ１あるいはＲ２）に上下動（位置決め）されこととなる。即ち、今、同様に偏心カム１２４の回転により点ａ1の位置で止まるべきことを想定すると、偏心カム１２４の製造ばらつき、あるいはそのときの回転ばらつき等により、仮にａ1Xの位置で止まったりａ1Yの位置で止まったりした場合においても、ローラ１４２と偏心カム１２４との反力バランスにより（位置ａ1におけるカム面半径Ｒ１は位置ａ1X、ａ1Yにおけるカム面半径Ｒ１Ｘ、Ｒ１Ｙよりも小さいため）偏心カム１２４はより安定するａ1位置に自動的に振り戻され、ローラ１４２の高さ（位置）は必ず位置ａ1に対応する高さに調整される。なお、この微調整は、各タイミングベルト１２６の遊び等によって吸収される。このことは換言すると、複数の偏心カム１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄのそれぞれの回転量に微かな変位差が生じた場合でも、当該波目形状がその差を吸収し、結果的に複数のイジェクトロッド１２０の高さに差位が生じるのを防いでいることになる。

即ち、１つ１つの波目形状の範囲内であるならば、ローラ１４２に掛かるイジェクトロッド等からの反力によりそれぞれの波目形状の底部（最も軸心に近い位置）に自動的にローラ１４２が位置することとなり（自動調心機能）、結果として各々のイジェクトロッド１２０の高さにばらつきが生じることはない。

このことは相応の技量を要せずに、イジェクトロッドを介してイジェクトプレートの高精度な高さ調整（含む水平調整）が可能となることを意味している。

又、本実施形態のように、イジェクトロッド１２０等の反力を波目形状を有する偏心カムにより受け持つことで、イジェクトロッド１２０が受けるイジェクト反力を必ず各偏心カム１２４の軸心Ｏ１に向けさせることができる。つまり、図４（Ｂ）に示すように、波目形状の施されていない偏心カム２２４では常に反力が軸心へと向かないことから（Δｅだけずれる）、該反力により偏心カムをα方向へと回転させる分力が発生する。従って、この分力に対向するための反力をサーボモータ側で与える必要があり、相応の容量が必要となる。しかしながら、本実施形態の場合は、上記波目形状が形成されていることにより、前述したようにイジェクト反力は必ず偏心カム１２４の軸心Ｏ１を通る方向に発生するため、分力は発生せず、出力の小さなサーボモータであっても偏心カムの回転位置の保持が可能となり、装置全体としてのコンパクト化、省電力化も可能となる。

なお、前記に示した偏心カムの形状は、用途等により適宜変更可能である。

又、イジェクトロッドの本数は必ずしも４本である必要はなく、例えば、６本で構成することもできる。

又、本実施形態では駆動源としてサーボモータ１３０を用いているが、必ずしもこれに限定されることはなく、例えば手動により駆動させることも可能である。その場合でも一の調整で複数のイジェクトロッドの高さが調整できることから、本発明を適用する意義は大きい。

本発明は、半導体等を封止する樹脂モールド封止装置に利用できることは勿論、それ以外の分野であっても同期して動く複数の部材の微調整が必要な装置に幅広く適用可能である。

本発明の実施形態の一例である高さ調整機構を備える成形装置のイジェクト機構部１１０の全体側面図 本発明の実施形態の一例である高さ調整機構を備える成形装置のイジェクト機構部１１０の平面図 （Ａ）は、偏心カム単体の全体図、（Ｂ）は（Ａ）の矢示IIIＢ部拡大図 カムとローラの対応関係（位置関係）を示した図であり、（Ａ）が波目状偏心カム、（Ｂ）が波目形状のない偏心カムを用いた図 高さ調整機構として、各イジェクトロッドの高さ調整をねじ式としたイジェクト機構部１０を備えた成形装置の全体図

符号の説明

１１０…高さ可変機構部
１１２…ベース部
１１６…プランジャロッド
１１８…ガイドシャフト
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ…イジェクトロッド
１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ…偏心カム
１２６Ａ、１２６Ｂ…タイミングベルト
１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ…プーリ
１３０…サーボモータ
１３２…センサ
１３４…モータプーリ
１３６…可動プレート
１４０、１４１…連結軸
１５０…係止具
１５２…テンション付与ローラ
１５４…ガイドピン
１５５…ガイドピン孔

Claims (6)

1. イジェクト部材によって成形品を金型から離型させる成形装置のイジェクト高さ調整機構において、
   前記イジェクト部材が取り付けられたイジェクトプレートと、
   該イジェクトプレートを稼働させる複数のイジェクトロッドと、
   該複数のイジェクトロッドによる前記イジェクトプレートの高さ調整を連動して同時に行なうことができる高さ可変機構と、を備え、且つ、
   該可変機構は、前記複数のイジェクトロッドが立設・固定された可動プレートと、
   該可動プレートに設けられた複数のローラを転接可能にそれぞれ支持する複数の偏心カムを備え、
   該偏心カムは、その回転により前記ローラをデジタル的に上下動させる複数の波目形状を備える
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整機構。
2. 請求項１において、
   前記複数の波目形状は、その１つ１つの底部が最も前記偏心カムの軸心に近くなる形状である
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整機構。
3. 請求項２において、
   前記複数の波目形状は、該偏心カムの回転角度の増加に伴って軸心から徐々に半径方向に増大する曲線をベースとし、該曲線と前記偏心カムの前記軸心から一定角度毎に半径方向へと延びる直線とのそれぞれの交点を通る同一半径の円弧が連続した凹状である
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整機構。
4. 請求項３において、
   前記波目形状の前記半径が、前記ローラの半径と同一か、又は若干大きい大きさに設定されている
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整機構。
5. イジェクト部材によって成形品を金型から離型させる成形装置のイジェクト高さ調整方法において、
   前記イジェクト部材が取り付けられたイジェクトプレートを稼動させる複数のイジェクトロッドを備え、該イジェクトロッドが立設・固定された可動プレートを該可動プレートに設けられた複数のローラを介して、それぞれのローラ位置においてカム面に複数の波目形状を備える複数の偏心カムで支持する工程と、
   前記複数の偏心カムを同期して回転させることで前記複数のローラを同時にデジタル的に上下動させて、前記可動プレートを上下に移動させる工程と、を含む
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整方法。
6. 請求項５において、
   前記可動プレートを上下に移動させる工程で、前記複数のローラのデジタル的な上下動は、前記偏心カムの回転量の振り戻しによってなされる
   ことを特徴とする成形装置のイジェクト高さ調整方法。

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